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未來的汽車的材料有什么關(guān)系 汽車制造和汽修有啥區(qū)別

云知道

為了提高車輛的安全性、成本、燃油經(jīng)濟(jì)性和噪音排放，需要?jiǎng)?chuàng)造新的創(chuàng)新材料 。盡管過去的汽車完全由鋼制產(chǎn)品組成，但制造商現(xiàn)在已向鋁、鎂和復(fù)合材料過渡，以提供更高的性能 。為了適應(yīng)這些新材料，還采用了新的制造技術(shù) 。
正如汽車研究中心（CAR）技術(shù)路線圖報(bào)告所確定的那樣，這些是未來幾年中最重要的汽車制造趨勢(shì) 。新的汽車材料、創(chuàng)新的零件制造和自動(dòng)裝配工藝將迅速重新定義汽車供應(yīng)商行業(yè)的運(yùn)作方式 。
但是，汽車行業(yè)存在一些不確定性，這些先進(jìn)的汽車技術(shù)將以多快的速度成為市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn) 。如果新材料有可能被用于更多的汽車部件，那么它們必須是安全的、具有成本效益的、商業(yè)化的 。但要達(dá)到這些生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，首先必須改進(jìn)制造工藝本身 。
什么是最常用的汽車材料？
CAR的技術(shù)路線圖報(bào)告列出了目前42款車型使用的材料和制造技術(shù)，涵蓋了2015/2016年車型的四個(gè)細(xì)分領(lǐng)域(轎車、CUV、SUV、輕型卡車) 。樣本中的42種車型約占美國(guó)輕型汽車銷量的50% 。
毫不奇怪，該研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前的車輛主要是鋼結(jié)構(gòu)，并使用了一些鋁 。汽車的框架，包括地板、門、車頂、車身側(cè)板和擋泥板，通常都是用鋼鐵建造的 。由于這些是對(duì)駕駛員安全最負(fù)責(zé)的部件，因此它們是使用其他材料最困難的 。其他非關(guān)鍵部件的材料，如汽車的引擎蓋、天窗、保險(xiǎn)杠或發(fā)動(dòng)機(jī)支架，經(jīng)常被用于試驗(yàn)，因?yàn)樗鼈兛梢詾檎嚋p輕重量提供機(jī)會(huì) 。
圖片來源：汽車研究–汽車技術(shù)路線圖（2017）
當(dāng)今，以及在可預(yù)見的將來，最常用的汽車材料包括：
低碳鋼：低碳鋼易于成型，這使得它們成為汽車零部件制造商采用冷沖壓和其他過時(shí)的制造工藝的首選 。其最大抗拉強(qiáng)度為270mpa 。高強(qiáng)度鋼（HSS）：高強(qiáng)度鋼使用傳統(tǒng)鋼，并在烘烤周期中去除碳 。這意味著可以形成較軟的鋼，然后烤成較硬的金屬 。典型的抗拉強(qiáng)度等級(jí)為250 - 550 MPa 。高強(qiáng)度低合金（HSLA）：HLSA是碳錳鋼，添加了諸如鈦、釩或鈮的微合金元素 。它們具有高達(dá)800 MPa的抗拉強(qiáng)度，并且仍可以壓制成形 。高級(jí)高強(qiáng)度鋼（AHSS）：高級(jí)高強(qiáng)度鋼的屈服強(qiáng)度通常超過550 MPa 。它們是由多種金屬制成的復(fù)合材料，然后在整個(gè)制造過程中進(jìn)行加熱和冷卻，以滿足零件的規(guī)格 。超高強(qiáng)度鋼（UHSS）：這些鋼具有與高強(qiáng)度鋼相似的性能，但強(qiáng)度水平至少為780MPa 。Boron/Martensite：Martensite是最堅(jiān)硬、最堅(jiān)固的鋼材，但變形性也最差 。它與Boron具有相同的性能，Boron的抗拉強(qiáng)度約為1200至1800 MPa 。這些通常與較軟的鋼結(jié)合形成復(fù)合材料 。鋁5000/6000（AL 5000/6000）：5000系列鋁與鎂形成合金 。6000系列鋁中含有硅和鎂，形成硅化鎂，使鋁合金可以進(jìn)行熱處理 。鎂：鎂由于重量輕而成為一種有吸引力的汽車用材料 。當(dāng)合金化時(shí)，鎂具有所有結(jié)構(gòu)金屬中最高的強(qiáng)度重量比 。碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）：CFRP是一種非常堅(jiān)固的輕質(zhì)塑料，其中包含碳纖維以提高強(qiáng)度 。它們的生產(chǎn)成本很高，但是隨著成本的降低，它們?cè)谖磥淼钠囆袠I(yè)中的需求將不斷增長(zhǎng) 。
圖片來源：汽車研究–汽車技術(shù)路線圖（2017）
如上所述，車輛的組成正在迅速變化并變得異常多樣化 。
汽車零部件制造的創(chuàng)新方法
冷彎成型鋼仍是制造汽車零件的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但正如上面的創(chuàng)新材料所述，高強(qiáng)度材料才是未來的發(fā)展方向 。高強(qiáng)度鋼很難冷成形，這導(dǎo)致了最近熱成形/沖壓技術(shù)的興起，可以開發(fā)出更強(qiáng)、更薄、更輕的部件 。
將重新定義汽車零部件的一些創(chuàng)新制造工藝包括：
熱成型鋼：增加鋼的熱量可改善延展性，并有助于形成復(fù)雜的形狀而不會(huì)破裂 。熱成型鋁：鋁所需的熱量較少，但遵循與加熱鋼類似的邏輯 。將鋁加熱并在大約200-300攝氏度下成型以提高柔韌性，然后冷卻以提高強(qiáng)度 。高壓薄壁鋁壓鑄件：鋁的高熔點(diǎn)和凝固溫度點(diǎn)意味著薄的鋁模需要在溫度冷卻之前快速填充 。這產(chǎn)生了對(duì)高溫、高壓制造工藝的需求 。樹脂轉(zhuǎn)移模塑：將樹脂在高壓下泵入模具中，使其與預(yù)先插入的纖維預(yù)制件接觸 。這將輕質(zhì)預(yù)制材料轉(zhuǎn)化為高強(qiáng)度的汽車零部件 。3D打?。?D打印為制造商提供了開發(fā)原型和全尺寸零件的機(jī)會(huì)，這些零件和零件比成型或模制要復(fù)雜得多 。零件可以使用多種介質(zhì)進(jìn)行印刷，從高強(qiáng)度塑料到鋁和一些更堅(jiān)固的金屬 。

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